不同甘薯品种抗氧化胁迫鉴定及筛选

周志林，张 安，唐 君，曹清河，赵冬兰，马代夫,李宗芸

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传改良重点实验室和，江苏 徐州 221131；2.江苏师范大学生命科学学院，江苏 徐州 221116)



不同甘薯品种抗氧化胁迫鉴定及筛选

周志林1，2，张 安1，唐 君1，曹清河1，赵冬兰1，马代夫1,李宗芸2

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传改良重点实验室和，江苏 徐州 221131；2.江苏师范大学生命科学学院，江苏 徐州 221116)

为建立一种适宜甘薯抗性材料快速初筛方法。以烟薯8号、商薯19等8个品种为试验材料，分析不同品种的光氧化胁迫抗性、DPPH自由基清除活性等。结果表明：在甲基紫精(MV)介导的光氧化胁迫下，烟薯8号、商薯19、徐薯28的细胞膜稳定较好，尤其烟薯8号其电解质泄漏率最低，仅为处理前的1.6倍；光氧化胁迫下，商薯19的DPPH自由基清除活性最强，其次为烟薯8号和徐薯28；综合表明：烟薯8号、商薯19、徐薯28具有较高的抗氧化活性。MV处理下，细胞膜稳定性与DPPH自由基清除活性具有较高相关性(R2=0.841)。因此，可以利用MV处理下细胞膜稳定性及DPPH自由基清除法对甘薯品种进行抗氧化能力的初步评价。

甘薯；抗氧化胁迫；甲基紫精；DPPH·

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所选试验材料：商薯19(S19)、徐薯28(X28)、栗子香(LZX)、皖薯2(W2)、遗字138(Y138)、烟薯8(Y8)、惠杂6(H6)、湘杂9(X9)均来自国家种质徐州甘薯试管苗库。所有材料均定植于温室15 cm直径的花盆中，从顶部取第3片展开叶的叶盘为试验材料。甲基紫精(MV)由Sigma公司生产。

1.2 细胞膜泄漏率的测定

取直径为5 cm培养皿，每皿加0.4 %山梨醇水溶液10 mL，放置8 mm大小叶盘7个，在恒温培养箱中25 ℃暗培养12 h，测定渗出液的电导度(电导率仪 ISTEK 455C)为MV处理0 h的电导度，然后培养皿中加入1 μmol/L MV溶液50 μl，测定MV处理后12～72 h每12 h渗出液的电导度，最后灭菌锅高温处理，再测1次电导率，计算电解质的泄露率(%)。详细操作及计算方法参照Lim等[11]。

1.3 盐胁迫下甘薯叶片光能转化率的测定

用0.4的山梨醇基本溶液配置200 mM/L的NaCl溶液作为胁迫处理溶液，在5 mL培养皿中加入溶液10 mL，放置叶盘7个。25 ℃、光照处理72 h，测定光合活性(便携式叶绿素荧光测定仪，Handy PEA, Hansatech)，具体测定及计算方法参照Raza等[12]。

1.4 清除DPPH·的能力

DPPH自由基清除试验主要参照Padda和Picha[13](2008)，在此基础上略有改动，取甘薯叶盘的甲醇提取液和0.5 mmol/L DPPH溶液按照1∶1比例混合，室温，避光，分别在反应0、15、30 min使用分光光度计在517 nm波长下测定光吸收值，抗氧化活性据已知标准进行计算，表达按照mgASA (Ascobic acid)/g FW(Fresh weight)，即mgASA·g-1FW。

2 结果与分析

2.1 MV处理对甘薯叶片细胞的影响

5 μmol/L MV溶液处理不同品种甘薯叶盘，随着处理时间的增加，细胞膜的稳定性受到了影响，电解质的泄漏率逐渐增加(图1)。较其它品种，栗子香(LZX)对MV处理反应敏感，在处理的12～72 h，电解质泄露率不断增加，在72 h达到最大60.5 %，泄漏率为处理前的3.5倍，说明该品种对MV诱导的光氧化胁迫的抗性较弱。而烟薯8号(Y8)、商薯19(S19)相对其它品种细胞膜系统比较稳定，虽然光氧化加剧了细胞膜的泄漏率，但是处理72 h后，这2个品种的膜泄漏率增高至处理前的1.6～1.8倍，其次为徐薯28(X28)为2.2倍，说明这些品种细胞膜比较稳定，其耐光氧化性优于其它品种。

2.2 盐胁迫对甘薯叶片叶绿素荧光参数的影响

在200 mmol/L NaCl胁迫下，不同甘薯品种的Fv/Fm都有一定程度的下降(表1)。在细胞膜稳定性的试验中，耐光氧化的S19、Y8均表现一定程度的下降；不耐光氧化品种LZX下降的幅度稍微大一些。中间型的一些品种相对LZX下降幅度较小，规律性还不是很强。

2.3 光氧化作用下清除DPPH自由基的能力

对DPPH自由基清除活性的大小是评价植物总抗氧化能力的重要指标。光氧化处理前，各品种均具有较高清除DPPH自由基的活性，尤其Y8、S19和X28(图2)。MV处理72 h后，各品种处理叶清除DPPH自由基的能力均下降，尤其LZX下降幅度比较大，其活性下降了约54 %，其次为W2,下降了31 %。DPPH自由基清除活性下降最小是S19，下降幅度为9 %，其次为Y8 12 %、X28 15 %。

Y8、W2、H6、S19、X9、Y138、LZX、X28分别代表烟薯8号、晥薯2号、惠杂6号、商薯19、湘杂9号、遗字138、栗子香、徐薯28图1 MV处理下叶片细胞膜泄露率Fig.1 Relative ion leakage of cell membrane under MV treatment

表1 NaCl胁迫下甘薯叶片的叶绿素荧光参数

2.4 甘薯品种细胞膜稳定性与抗氧化活性间的相关性

不同甘薯品种光氧化胁迫细胞膜稳定性与DPPH自由基清除活性间具有较高相关性(R2=0.841)(图3)。因此，可以测定MV诱导的光氧化胁迫下电解质泄漏率对植物总抗氧化能力进行初步评价。

3 讨论与结论

3.1 植物光氧化胁迫抗性是植物抗氧化能力评价的一种可行方法

作物在遭受到干旱、盐碱、低温、病虫害等逆境胁迫时，都会因光合能力的下降而产生光氧化胁迫。MV作为一种良好的光氧化逆境的诱发剂，可以较好的模拟自然光氧化，用于植物的光氧化胁迫鉴定和研究[7]。在光氧化胁迫下，过氧化氢酶(CAT)活性的提高对于降低油菜光氧化胁迫，促进油菜高产可能起着重要作用[14]。耐光氧化性强的紫叶稻的细胞膜稳定性较绿叶稻好，在光氧化胁迫下其细胞膜泄漏率增高的较低[15]。即耐逆性好的品种可以较好的抵御活性氧的伤害[16]。而本试验中，低浓度MV处理后，Y8、S19的细胞膜稳定性较好，其电解质泄漏率增高幅度均大幅度低于其他品种；推测这两个品种可能具有较高的抗氧化能力，应对逆境胁迫具有较好抗性。

3.2 叶绿素荧光参数Fv/Fm能否作为抗氧化评价的指标

叶绿素荧光参数Fv/Fm不适宜田间条件下评估植物产生的光抑制与植物抗逆等的相关性，但可能适宜在室内人工控制条件下，评估植物的抗氧化特性[17]。叶绿素荧光动力学在植物逆境生理研究中应用较多，研究发现环境胁迫的程度与植物体内Fv/Fm受抑制程度呈显著相关。并且Fv/Fm作为植物抗冷性的主要敏感指标，已应用豇豆等植物的抗旱性鉴定[18]。但在本实验中，在盐胁迫下Fv/Fm比值有所下降，但是规律性还不是很强，虽然细胞膜稳定性好的一些品种下降幅度较小，但是有一些品种仍然难以区分，可能需要下一步加大试验材料的数量进一步探究该参数的可用性。

图2 光氧化条件下各品种DPPH自由基清除活性Fig.2 DPPH radical scavenging activity of different sweetpotato varieties under MV treatment

3.3 DPPH清除自由基法评价植物抗氧化能力

DPPH法是一种重要的检测天然植物提取物或化合物抗氧化活性的方法，操作简单，重复性好[19]。本实验针对MV处理材料，通过DPPH法评价其自由基清除活性；研究表明，S19在MV处理后其自由基清除活性下降了9 %，其次为Y8 12 %、X28 15 %，下降幅度均较低。推测这些品种较其它品种具有较高的抗氧化能力。尤其通过对细胞膜稳定性和DPPH自由基清除活性间相关性分析表明，两者之间具有较高相关性。因此，可据MV诱导的光氧化胁迫，进行细胞膜稳定性和DPPH清除自由基活性分析，对甘薯抗氧化能力进行初步鉴定评价，下一步需加大试验材料的数量，结合田间鉴定，完善这一室内辅助鉴定评价甘薯抗氧化的方法。

图3 不同甘薯品种细胞膜稳定性与抗氧化活性间的相关性Fig.3 Relationship between ion leakage and antioxidant activities in different sweetpotato cultivars under MV-mediated oxidative stress

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(责任编辑 李 洁)

Identification and Selection of Different Sweetpotato Cultivars in Response to Oxidative Stress

ZHOU Zhi-lin1,2，ZHANG An1，TANG Jun1，CAO Qing-he1，ZHAO Dong-lan1，MA Dai-fu1，LI Zong-yun2

(1. Xuzhou Institute of Agricultural Sciences of the Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato，Ministry of Agriculture, Jiangsu Xuzhou 221121,China;2. School of Life Sciences,Jiangsu Normal University,Jiangsu Xuzhou 221116,China)

In order to establish a rapid method to screening resistant materials of sweetpotato,nine different varieties of sweetpotato were used as experimental material, and the DPPH radical scavenging activity and resistance to photooxidative stress of different cultivars were analyzed. The results showed that cell membrane stability of Yanshu8，Shangshu19，Xushu28 was better under MV-mediated photo-oxidative stress. Especially relative ion leakage of Yanshu8 is the lowest，only 1.6 times of contrast. Under photo-oxidative stress, the DPPH radical scavenging activity of Shangshu9 is the highest, followed by Yanshu8 and Xushu28.It is suggested that Yanshu8，Shangshu19，Xushu28 had higher antioxidant capacity. The cell membrane stability has higher correlation with the DPPH radical-scavenging activity under MV-mediated oxidative. In conclusion, the DPPH radical-scavenging activity and relative ion leakage under MV treat could be used to priliminary evaluation on the antioxidant capacity of different sweetpotato cultivars.

Sweetpotato; Antioxidative stress; Methyl viologen; DPPH·

1001-4829(2016)07-1521-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.005

2015-06-30

江苏省自然科学基金面上项目(BK20131125)；国家甘薯产业技术体系(CARS-11-B-02)；农业部农作物保护项目(2015NWB006)

周志林(1979-),男，山西孝义人，硕士，主要研究方向：甘薯种质资源鉴定评价，E-mail：zhouzhilinting@163.com。

S531

A